软岩巷道硐室锚注联合加固技术(新编版)

软岩巷道硐室锚注联合加固技

术(新编版)

Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management.

( 安全管理 )

单位：______________________

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日期：______________________

编号：AQ-SN-0925

软岩巷道硐室锚注联合加固技术(新编版)

1锚注联合加固机理

软岩巷道的维护一直是煤矿生产建设中的难题,在软岩内布置

巷道和硐室,围岩变形量大,稳定性差,不仅施工困难,而且屡遭破坏,往往需要反复维修,严重影响矿井的正常生产和安全状况。对于软岩巷道的支护,国内外尚无任何可“包治百病”的万能支护方法,只能“对症下药”;采用的支护措施,只有满足其变形力学机制的要求,才能取得良好效果。

被动性支护方式中,刚性支架、碹体等支护体,由于让压性能极低,根本不能适应软岩巷道的围岩变形规律的要求;而以U型钢为代表的各种可缩性金属支架,虽有一定的让压能力,也因难以满足软岩巷道围岩巨大变形量的要求,无法获得满意的支护效果。作为主动性支护方式的传统锚喷支护技术,也已不适应高应力、大变形的软岩巷

道(硐室)的控制。

近年来发展起来的锚注联合加固支护技术是一种将现代注浆加固技术、柔性锚索加固技术与传统锚喷支护技术有机地结合在一起的新型加固支护技术。是一种较理想的把碎岩由载荷变为承载体,有效改善软弱围岩性能的技术措施。它综合了锚杆加固技术和注浆加固技术的所有优点,并在此基础上衍生出了许多新的特点,成为解决高应力工程软岩安全维护的有效手段,其显著优点如下:

(1)与传统锚喷支护技术中喷混凝土层的作用原理相比,浆液的注入能够明显改善岩石的物理力学性质;浆液充填到岩石块间的孔隙之中,使破碎岩石块重新胶结成一体,从而提高了岩体的整体强度和稳定性。

(2)在锚注联合加固支护体系中,由于浆液能够与岩体及锚杆全面接触,将杆体内、杆体与钻孔间隙、周围岩体的缝隙全部充填满,从而形成“网络”效应,如同自然界中树木的主根与须根的共同固结作用一样,使锚杆受力传递的可靠性和连续性得以充分保障,全面调动了围岩的自身承载能力,同时使锚杆、锚索自身的加固性能得以充

分发挥。

(3)注浆后杆体与地下水、空气间的联系全部中断,彻底阻止了锈蚀反应,从而保证了锚杆的长期锚固能力,保证了支护体系的长期稳定性。

(4)在锚杆、锚索和浆液的共同作用下,注浆范围内的所有岩石被胶结加固成一个整体圆涵,保护着整个巷道(硐室)的自由空间。

(5)长达数米的柔性锚索的加入,使锚注联合加固支护体系中的“加固拱”厚度大增,而“加固拱”厚度的增加,从根本上为大断面巷道(硐室)安全维护奠定了技术基础。

2锚注加固参数设计

2.1注浆加固强度要求及注浆孔合理深度实施围岩注浆施工时,影响注浆效果的参数很多,如:注浆压力、注浆顺序、注浆时间、注入量、水灰比、添加剂种类、注浆孔深度等。通过合理设计与有效控制这些注浆参数,目的是使最终加固效果达到最佳值,使浆液充分注入围岩裂隙,将破碎围岩固结在一起,形成完整的岩体,变载荷为承载体,从而达到有效控制巷道变形的目标。通过实验室模拟测定和

工程施工验证,注浆加固强度和注浆孔深度对最终效果影响较大。

(1)注浆加固强度要求。室内模拟试验及工程实践验证结果表明,当破碎围岩强度提高幅度达到50%~75%时,围岩变形量显著减小。低于50%时控制效果明显变劣,超过75%以后,随强度的提高,加固成本快速上升,但围岩变形量减小幅度变小。

综合分析认为,使围岩强度提高60%~70%比较合理。

(2)注浆孔深度。注浆孔深度直接影响注浆范围(围岩加固厚度范围)的大小,室内模拟试验及工程实践验证结果表明,随着注浆孔

深度的加大,围岩位移量逐渐减小(控制效果逐渐提高),底鼓量减小幅度尤为明显。当注浆孔深度达到2.0~3.5m时,围岩位移量显著减小。此后再增加孔深,减幅变小。

综合分析认为,最经济合理的注浆孔深度为2.5~3.0m。

2.2可注浆式锚杆及变径钻孔结构锚注联合加固施工成功与否

的关键因素之一,是可注浆式锚杆锚固段与钻孔岩壁间的密封性和

锚固性可否得到保障。工程施工要求所用的密封锚固材料既具有良好的密封性能又能快速提供足够抵抗注浆压力的能力,还要求施工

方便、快捷、可靠。经过多年探索,我们独家研制的变径钻孔可注浆式锚杆注浆组合体系实际应用效果甚佳。

(1)可注浆式锚杆结构。变径钻孔可注浆式锚杆由外径Φ

18~20mm的厚壁无缝钢管制成(壁厚3~4mm),沿长度方向上分为锚固注浆段、锚固封孔段和联接段三部分。锚固注浆段长度1000mm,分布有若干个Φ5~8mm的射浆孔,主要作用是射浆和里段锚固;锚固封孔段长度650mm,其作用:一是将锚杆锚固在岩壁上,二是完成固管封孔任务,防止高压浆液外溢;联接段长度150mm,位于锚杆尾部,用于安装预紧螺母和联接注浆泵的出浆管。注浆段与封孔段之间设一挡环,主要作用是药卷限位和杆体定位。

(2)变径注浆钻孔结构及参数。变径钻孔由内外两段构成,外孔段采用Φ42mm大孔径,内孔段采用Φ28mm小孔径。钻孔深度:一般外孔段深度0.8m,终孔深度2.5~3.0m。

(3)中空膨胀型快速封孔药卷的结构。中空膨胀型快速封孔药卷长度通常为200~250mm,药卷内孔孔径为Φ20~22mm,药卷外径为Φ38mm,共有4个结构层组成,自内到外依次为内皮、金属网衬、药剂

和外皮。

2.3注浆材料

在许多工程案例中,巷道围岩松动圈大,围岩空洞、裂隙多,注浆量大。此时,如何降低锚注联合加固的注浆成本显得尤为重要,在水泥类注浆材料中加入其它细骨料以降低水泥用量是解决问题的有效方法之一。发电厂废料———粉煤灰由于具有与水泥相近的颗粒尺寸、容重和级配分布,因而悬浮性好,常作为首选细骨料与水泥合并使用。一般粉煤灰含量为15%~25%,水灰比控制在0.65~0.75。

2.4注浆参数

(1)注浆压力。注浆压力受到围岩特性、浆材性能、注浆方式等因素的影响和制约。注浆压力过小,浆液难以向围岩中扩散,达不到预期注浆效果;若注浆压力过大,可能导致在注浆过程中巷道表面冒顶或片帮。一般情况下,注浆终止压力宜控制在3~6MPa。围岩破碎严重的地点,可采用分次注浆工艺,初次注浆压力宜控制在1.5MPa以下。

(2)注浆孔布置。注浆孔的布置应使相邻两孔浆液的径向分布能